我国大中型灌区在农业可持续发展和生态经济中都占据着非常重要的作用。在灌区工程中,渠系工程担负着整个灌区的输配水任务。布局合理、配套齐全、行水畅通的渠系工程,是保证灌区工程能够发挥正常效益的前提条件。我国大部分灌区的灌溉设施由于经济和社会资源发展的限制,工程技术标准相对较低。而且灌区大多建于20世纪50~70年代,施工质量差,灌溉工程运行多年,曾经达标的工程已经开始老化,还有一些工程本身可能就未达标,工程效益低,用水成本高。因此,从节省工程投资以及提高水的利用效率角度考虑,研究灌区渠系平面布局和渠道断面优化设计,对节约工程投资和提高农业用水效率都有着重大意义。本文以黑龙江省江川灌区为例,对渠系、渠道断面优化技术和方法进行了研究,主要研究内容和结论如下:(1)分析江川灌区自身渠系平面布局特点,采用蚁群优化算法进行优化设计,以渠系路径最短为目标函数,实现该算法在农田灌溉渠系分布中的应用。并且通过改变算法中参数数值,分析参数不同取值对算法性能及渠系最短路径的影响。(2)渠系工程的投入在整个灌区投入中占有重要位置,并且渠道的衬砌和开挖又是主要的费用消耗,因此渠道断面优化方法研究的是否合理直接影响到农田水利工程在农业生产中的效益。采用猫群算法对江川灌区某些干渠上的纵横断面进行优化设计,以过水断面面积为目标函数,优化前后进行对比发现不影响流量前提下,优化后开挖面积减小,工程投资降低。渠道断面优化设计时,还会受到边坡系数、渠床糙率、渠床宽深比等参数的影响,这些参数值的选择十分重要,关系着灌区运行的经济价值。(3)在大量阅读国内外泵站优化调整相关文献的基础上,介绍泵站优化运行的理论研究,并且建立对应的数学模型对江川灌区泵站优化调整进行设计,以耗能最小为目标函数,结果显示江川灌区泵站优化设计后可以更好的满足农田灌溉需要,为灌区节水改造与续建配套提供科学依据。